"Революция в освещении: энергосберегающие светильники на

"Эволюция освещения: энергосберегающие светильники на
полупроводниковых источниках света"
С 2006 года «Холдинговая компания «НОТИС» на базе собственной производственной
компании «Церс-Технолоджи» выпускает экологически чистые энергосберегающие светильники
на базе сверх ярких светодиодов. С 2007 года на смену светильникам первого поколения с
использованием светодиодов с отдачей 40Лм/Вт пришли светильники второго поколения с
улучшенными характеристиками и светодиодами с отдачей 100Лм/Вт.
11 октября 2006 года «НОТИС» осуществил запуск пилотного проекта - оснастил
светодиодными уличными фонарями улицу Дзержинского и Пролетарский спуск г. Азова
Ростовской области. Это первый и не имеющий аналогов проект в России и СНГ. В настоящий
момент ведутся разработки и внедрение проектов освещения на центральных и второстепенных
улицах других городов России и стран Азии, проводятся испытания и проверки характеристик
первых партий в различных регионах страны и за ее пределами.
Экономичность и энергосбережение при использовании светодиодных светильников для
освещения улиц позволит полностью переоснастить улицы городов на новый источник света,
близкий к натуральному.
Технология светодиодов дает более чем двукратную экономию электроэнергии и не
требует затрат на обслуживание по сравнению с обычными осветительными системами и
приборами. Сами светодиоды служат до 100 тыс. часов, тогда как газоразрядные лампы – до 6-12
тыс., лампы дневного света – до 6-8 тыс., а лампы накаливания всего – 1-2 тыс. часов.
Анализ специалистов ООО «Нотис» состояния технологий уличного освещения на 2007г.
Как известно, основным нормативным документом, регламентирующим нормы
освещённости в РФ, является СНиП 23-05-95. Согласно требованиям указанного документа для
уличного освещения должны применяться светильники с полуширокой или широкой диаграммой
направленности. Категории улиц и дорог по освещённости согласно СНиП 23-05-95 разбиты на
три категории:
категория А
освещённость 20-15 Лк
категория Б
освещённость 15-10 Лк
категория В
освещённость 6-4 Лк.
Высота подвеса светильников уличного освещения должна быть для светильников с
полуширокой диаграммой направленности - 7-11,5м, для светильников с широкой диаграммой
направленности – 7,5-13м.
Светотехнические показатели энергосберегающих светодиодных светильников
Светильник LZ-28
Светильник LZ-40
При установке светильника
на высоту 10м
Угол раскрытия светодиода 125º Угол раскрытия светодиода 125º
Потребляемая мощность, Вт
75
120
130
170
Уровень освещенности
не менее11
не менее15
не менее18
не менее 21
при высоте подвеса 10м, Лк
Диаметр светового пятна
35
35
при высоте подвеса 10м, м
Величины показателей освещенности соответствуют нормам освещения улиц, дорог и площадей
категорий А, Б и В приведенным в СНиП 23-05-95
В СНиП 23-05-95 указываются разные нормы освещённости при использовании различных
источников света. Так, например, для некоторых производственных зон приводятся нормы
освещённости:
- 75 Лм для светильников с газоразрядными лампами;
- 30 Лм для светильников с лампами накаливания.
Важной характеристикой светодиодного светильника, как упоминалось выше, является
отсутствие стробоскопического эффекта, - пульсаций, характерных для всех типов
газоразрядных ламп.
Согласно данным Новомосковского института РХТУ им. Д.И.Менделееева, явление
стробоскопического эффекта, заключается в искажении зрительного восприятия движущихся,
вращающихся предметов и механизмов. При совпадении кратности частотных характеристик
движения объектов и изменения светового потока во времени, в осветительных установках
искажается зрительное восприятие движения объекта, что делает невозможным выполнение
производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма, в том числе и на
дорогах освещенных такими лампами. По мнению института, к недостаткам газоразрядных ламп
следует отнести также и длительный период их разгорания, необходимость применения
специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость
работоспособности от температуры окружающей среды. Газоразрядные лампы также могут
создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.
Учитывая то обстоятельство, что светильники на светодиодах обладают спектром
излучения близким к солнечному и не мерцают, нормы освещенности для них будут ниже, чем
для традиционных газоразрядных источников света. А значит, даже относительно маломощный
светодиодный светильник сможет удовлетворять потребности в освещенности.
Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью, что
улучшает качество освещения объекта. Даже притом, что одна из основных характеристик света –
индекс цветопередачи – несколько ниже, чем у некоторых газоразрядных источников:
 естественный дневной свет имеет показатель цветопередачи - 100;
 газоразрядные (металлогалогенные) лампы – 80÷95;
 светодиоды – 75÷85;
 люминесцентные лампы полного спектра – 60÷95;
 стандартные лампы (накаливания) белого света – 68;
 натриевые лампы – порядка 25.
Кроме того, что светильники на светодиодах обладают спектром излучения близким к
солнечному, они могут иметь цветовую температуру от «холодного белого» до «тёплого белого»
цвета.
Сегодня для освещения улиц и дорог наиболее широко используются лампы ДРЛ, ДНаТ,
ДНаЗ. Лампы ДНаТ, ДНаЗ имеют узкий спектр излучения, который не обеспечивает приемлемой
цветопередачи. Их свет имеет характерную желтую окраску, что является существенным
недостатком ламп этого класса.
Многие исследования показали, что
белый свет имеет преимущества перед другим
освещением:
- белый свет улучшает ночное видение на 40-100% относительно освещения другого
спектра;
- белый свет улучшает цветовое восприятие (цветопередачу), что в свою очередь
увеличивает контраст изображения и восприятия глубины пространства.
Типовыми светильниками для уличного освещения, являются светильники с
газоразрядными лампами мощностью 250 Вт. Указанные светильники, как правило, имеют
широкую диаграмму направленности (ГОСТ 17677-82). При установке на высоту 10м данные
светильники, даже с лампами ДРЛ-250, с запасом обеспечивают среднюю освещённость для улиц
и дорог категории А.
Также известно, что почти все лампы, традиционно используемые в уличных светильниках,
дают излучение в радиусе 360о. Эти лампы расходуют 80% энергии на собственный нагрев.
Светильники с такими лампами имеют рефлекторы для создания необходимой направленности
излучения, где теряется порядка 35% светового потока лампы, за счёт потерь света излучаемого в
рефлектор.
Техническое перевооружение светильников путём замены ламп ДРЛ на лампы ДНаТ или
ДНаЗ при их аналогичной мощности и заявленной высокой экономичности, не приводит к
реальной экономии электроэнергии. Так, при включении новой лампы ДНаТ или ДНаЗ
освещённость увеличивается, превышая нормативную в 3-5 раз, что ведет к ослеплению водителей
и пешеходов.
На практике зафиксировано значительное снижение светового потока ламп ДНаТ, ДНаЗ в
процессе их эксплуатации. Снижение светового потока достигает 40-60% от показателей новой
лампы. Причем наибольшая скорость спада светового потока наблюдается в первые 100-200
часов эксплуатации лампы, т.е. в течение первого месяца работы. Основываясь на данной
особенности работы ламп ДНаТ, ДНаЗ, в различной литературе рекомендуют производить их
замену еще до выхода их из строя через 4-6 месяцев (по данным различных источников). Т.о.
реальный срок жизни этих ламп определен 4-6 месяцами.
Одной из основных причин влияющих на спад светового потока ламп ДНаТ, ДНаЗ и
уменьшения их срока службы является момент включения или кратковременного обесточивания,
потому, что при подаче напряжения возникает моментальный рост пускового тока, разрушающий
элементы конструкции лампы. С каждым включением лампы наблюдается ее ускоренное
старение, объясняемое усиленным распылением материала электродов большими пусковыми
токами, возникающими при установлении дугового разряда, что связано с переходными
процессами, происходящими в горелке лампы. В результате перечисленных факторов
электрические параметры лампы выходят за пределы возможностей пускорегулирующей
аппаратуры, и лампа перестает работать. Заметьте, что нагрузка на кабели при этом повышается
более чем в два раза.
Практический опыт показал, что по мере старения некоторые натриевые лампы начинают
«мигать», т.е. лампа включается, разогревается как обычно, потом вдруг гаснет и через минуту все
повторяется. Если своевременно не поменять лампу, а реально это не всегда удается, приходится
«любоваться» этим эффектом долгое время.
Указанные неблагоприятные факторы особенно начинают сказываться при минусовых
температурах. И лампу, которая летом еще могла бы светить, в наиболее неудобный для
проведения ремонтных работ период - зимой, необходимо менять на новую.
Отслужившую лампу необходимо отправить на утилизацию, что требует дополнительных
денежных затрат. Утечка ртути или других газов из лампы при ее повреждении приведет к
возникновению экологических проблем (негативное влияние на здоровье людей, загрязнение
окружающей среды и т.п.). Так, любая ртутная лампа содержит до 100 мг сильнодействующего
вещества - паров ртути. Предельно допустимая концентрация этих паров в населенном пункте
равняется 0,0003 мг/м2. можно отметить, что эта опасная проблема остается, если возникает бой
ламп при транспортировке и эксплуатации.
Напомним, ртуть это самый ядовитый тяжелый металл, она токсична в любой форме. При
вдыхании ртутные пары адсорбируются в мозге и почках, а также вызывают разрушение легких и
желудочно-кишечного тракта. Даже давние ртутные загрязнения опасны, поскольку ртуть может
испаряться годами, нанося непоправимый вред здоровью человека.
Кстати, бытует неверное мнение о том, что современная лампа ДНаТ является
экологически чистой, так как в ней используется натрий. В техническом описании подобной
лампы, например SON-T Comfort Pro указано, что ее горелка содержит натриево-ртутную
амальгаму и ксенон для зажигания разряда.
Светодиодные светильники являются экологически чистыми и не требуют специальных
условий по обслуживанию и утилизации. Срок их службы значительно превышает
существующие аналоги (срок непрерывной работы светильника не менее 70000 реальных часов,
что эквивалентно 20 годам эксплуатации, при 10 часовой работе в день). При чем, это не срок
когда светодиод выходит из строя, а примерно в это время снижение его светового потока
достигнет 50%.
Применение светодиодных светильников фирмы «НОТИС», оптимизированных для
получения нормативных освещённостей согласно СНиП 23-05-95, реально позволяет получить
двукратную экономию электроэнергии. Этому способствуют такие характеристики как:
 долговечность и длительный срок эксплуатации;
 отсутствие необходимости замены светодиодов и обслуживания светильников в течение
всего срока эксплуатации;
 незначительное энергопотребление; возможность применения питающего кабеля меньшего
сечения;
 сокращение дефицита электроэнергии, уменьшение нагрузки на электросети;
 экологическая безопасность.
Имеются и другие экономические выгоды. Так, известно, что в ночное время, для
дополнительной экономии электроэнергии, допускается снижение освещённости улиц в два раза
(пункт 7.44 СНиП 23-05-95). Светодиодные светильники позволяют регулировать освещённость
снижением питающего напряжения (традиционные светильники на газоразрядных лампах этого не
допускают, при снижении напряжения они выключатся). Наличие переключателя потребляемой
мощности на подстанции позволяет, без расширения номенклатуры светильников, получать
различные нормы освещённости в соответствии со СНиП 23-05-95.
Кроме того, при оценке экономии электроэнергии необходимо учитывать потери на
проводах линий питания светильников. Потребляемый лампами ДРЛ и ДНаЗ ток составляет 2.12.2А, потребляемый ток светильника LZ составляет 0.7-1.1А в зависимости от режима работы.
Таким образом, рассеиваемая на проводах питания мощность уменьшается в 4-9 раз.
Технические характеристики уличных светильников общего освещения
Марка
Потребляемая мощность, не более Вт
Напряжение питания, B
Угол раскрытия луча
Световой поток, не менее Лм
Вес, кг
Габариты, мм
Потребляемый ток, А
Исполнение
Гарантийный срок эксплуатации
Ресурс работы в режиме городского
освещения
Освещенность в центральной точке с
высоты 10м, Лк
LZ-28-75
75
4200
12
LZ-28-120 LZ-40-130
120
130
AC 220÷10 %
125˚
6000
6800
12
15
810(a) х 310(b) х 215(h)
0,6÷1,0 А
IP 65
3 года
LZ-40-170
170
8100
15
30 лет
не менее
11
Для наглядности приведем сравнительный
натриевой лампе и светильников на светодиодах:
не менее
15
не менее
18
не менее
21
анализ характеристик светильников на
Эксплуатационные затраты, руб
График изменения суммарных годовых затрат (с нарастающим итогом)
50000
45000
ДНаТ 150
LZ-28-75
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Данный расчет является укрупненным, но даже он доказывает экономическое
превосходство светодиодных светильников. При полном расчете следует учитывать не
только прямую экономию (энергопотребление и эксплуатационные затраты) при
использовании светодиодных светильников, но и косвенную, такую как:
 ввод новых мощностей не требуется, т.к. энергопотребление светодиодных
светильников меньше, а срок полной окупаемости 75Вт светильника в среднем
составляет 4,3 года;
 снижаются потери на проводах линий питания светильников. Потребляемый лампами
ДРЛ ток составляет 2.1-2.2А (пусковой ток 4.5А), потребляемый ток предлагаемого
светильника со светодиодами составляет 0.6-1.0А в зависимости от режима работы.
Таким образом, рассеиваемая на проводах питания мощность уменьшается в 4-9 раз;
 с января 2007 года рост цен на электроэнергию на 10-12% в среднем по России, а по
Ростовской области на 15% (приказ «О предельных уровнях тарифов на
электрическую и тепловую энергию на 2007 год» от 01 августа 2006 г. № 166-э/1
Федеральной службы по тарифам (ФСТ России)). Этот факт пропорционально
увеличивает прямую экономию и сокращает сроки окупаемости;
 сокращение штата и материальной базы обслуживающего персонала.
Представленный анализ позволяет сделать однозначный вывод:
Светодиодные светильники по экономии электроэнергии, эксплуатационным
и прочим совокупным затратам являются более перспективными чем
традиционные, несмотря на более высокую цену.
Экономия эксплуатационных затрат в год на 10 000 светодиодных
светильниках мощностью 75Вт по сравнению с применяемыми светильниками с
лампой ДНаТ 150 составит 22,49 млн. рублей в год по расценкам 2007 года, а в 2010 уже 32,08 млн. рублей в год.